تکنیک‌های کلیدی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی

در تولید صنعتی، فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت استثنایی در برابر خوردگی، جذابیت زیبایی شناختی و خواص مکانیکی، به طور گسترده در صنایع شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی و ساخت و ساز استفاده می شود. با این حال، سیستم های لوله کشی فولاد ضد زنگ که به درستی جوش داده نشده اند، می توانند در عرض چند ماه دچار زنگ زدگی و نشتی شوند که منجر به زیان های اقتصادی و خطرات ایمنی قابل توجهی می شود.

یک کارخانه شیمیایی چند میلیون دلاری را در نظر بگیرید که سیستم لوله کشی فولاد ضد زنگ اصلی آن - علیرغم طراحی و نصب دقیق - به دلیل کیفیت جوشکاری نامناسب، در عرض چند ماه دچار خوردگی شدید شد. نشت متعاقب مواد خورنده باعث خسارات مالی قابل توجهی شد و در عین حال ایمنی عملیاتی و حفاظت از محیط زیست را تهدید کرد. چنین مواردی متاسفانه رایج است و به عنوان یادآوری های تلخ عمل می کنند که جوشکاری فولاد ضد زنگ به دقت شدیدی نیاز دارد.

مقاومت فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی ناشی از یک لایه غیرفعال متراکم اکسید کروم است که روی سطح آن تشکیل می شود. این لایه میکروسکوپی با جلوگیری از نفوذ عوامل خورنده، از فلز پایه محافظت می کند. با این حال، دمای بالای جوشکاری می تواند این لایه محافظ را به خطر بیندازد. تکنیک های نامناسب ممکن است مقاومت در برابر خوردگی ناحیه جوش را کاهش دهند و به طور بالقوه باعث ایجاد مشکلاتی در حساس سازی شوند، جایی که کروم به جای تشکیل لایه اکسید محافظ، با کربن پیوند می یابد.

انتخاب سیم پرکننده مناسب ضروری است. برای آلیاژهای فولاد ضد زنگ کم کربن، سیم هایی که با "L" (به عنوان مثال، ER308L) با کمتر از 0.03٪ کربن برچسب گذاری شده اند، برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی ضروری هستند. برعکس، سیم های تعیین شده با "H" با محتوای کربن بالاتر (0.04-0.08٪) برای کاربردهای با دمای بالا مناسب هستند اما خطرات خوردگی را افزایش می دهند. فراتر از سطوح کربن، اطمینان حاصل کنید که ترکیب سیم با خواص فلز پایه مطابقت دارد و سطوح ناخالصی کم (آنتی مون، آرسنیک، فسفر، گوگرد) را از طریق محصولات دارای گواهی که استانداردهای ISO یا AWS را برآورده می کنند، تأیید کنید.

حساسیت فولاد ضد زنگ به گرما، شکاف های اتصال تنگ (≤1 میلی متر) را برای کاهش گرمایش طولانی مدت و رسوب بیش از حد پرکننده ضروری می کند. تراز ضعیف باعث افزایش غلظت حرارتی و پیچیدگی نفوذ می شود. از جیگ های جوشکاری برای موقعیت یابی ثابت استفاده کنید و توالی های جوشکاری متقارن را برای توزیع یکنواخت گرما اجرا کنید.

حتی آلاینده های میکروسکوپی می توانند باعث ایجاد نقص شوند. برس های فولادی ضد زنگ اختصاصی (هرگز در فولاد کربنی یا آلومینیوم استفاده نمی شود) روغن، زنگ زدگی و اکسیدهای سطحی را از بین می برند. تمیز کردن شیمیایی با محلول های ترشی مخصوص ممکن است روش های مکانیکی را تکمیل کند. بازرسی های پس از تمیز کردن تحت بزرگنمایی، خلوص سطح را تأیید می کند.

حساس سازی در دمای 500-800 درجه سانتیگراد زمانی رخ می دهد که کربن ترجیحاً به کروم متصل می شود و لایه غیرفعال را ضعیف می کند. اقدامات کنترلی عبارتند از:

• ورودی حرارت کم و دمای بین پاس تنظیم شده
• تکنیک های خنک کننده سریع (جت های آب/هوا)
• سیم های آلیاژی تیتانیوم/نیوبیوم که قبل از کروم به کربن متصل می شوند

در حالی که جوشکاری TIG (GTAW) سنتی به محافظ آرگون در پشت نیاز دارد، روش های MIG (GMAW) مدرن با استفاده از مخلوط های آرگون-CO ₂ /O ₂ یا هلیوم-آرگون-CO ₂ (CO ₂ ≤5%) مزایای کارایی را ارائه می دهند. سیم های هسته ای شار با 75٪ Ar/25٪ CO ₂ گاز از آلودگی کربن بیشتر جلوگیری می کند.

نوآوری هایی مانند فناوری RMD (رسوب فلز تنظیم شده) میلر، جوشکاری ریشه بدون محافظ پشتی را برای فولادهای ضد زنگ آستنیتی از طریق انتقال اتصال کوتاه کنترل شده امکان پذیر می کند و به سرعت 150-300 میلی متر در دقیقه با حداقل ورودی حرارت می رسد. پر کردن GMAW پالس بعدی سرعت را با دقت ترکیب می کند و امکان تکمیل تک سیم/گاز را فراهم می کند.

یک متخصص جوشکاری کهنه کار خاطرنشان می کند: "جوشکاری فولاد ضد زنگ هم به دانش نظری و هم به تخصص عملی نیاز دارد." "فقط با تسلط بر متالورژی منحصر به فرد آن است که تکنسین ها می توانند جوش های مقاوم در برابر خوردگی و از نظر ساختاری سالم تولید کنند."

فناوری های نوظهور همچنان جوشکاری فولاد ضد زنگ را به سمت کارایی، کیفیت و مقرون به صرفه بودن بیشتر از طریق آلیاژهای بهبود یافته، فرآیندهای خودکار و کنترل های حرارتی اصلاح شده پیش می برند.

جوشکاری فولاد ضد زنگ برتر نیازمند توجه دقیق به انتخاب مواد، آماده سازی اتصال، تمیزی، تنظیم حرارتی و نوآوری فرآیند است. با پایبندی به این اصول، سازندگان می توانند از دوام افسانه ای فولاد ضد زنگ به طور کامل بهره مند شوند.